一种管制员工作疲劳监测方法、系统、计算机设备及介质技术方案

本发明专利技术属于数据信息处理技术领域，公开了一种管制员工作疲劳监测方法、系统、计算机设备及介质。所述管制员工作疲劳监测方法包括：血容量脉搏传感器将采集以及处理心率变异性信号传输给数据分析平台，所述数据分析平台对采集到的处理后的心率变异性信号与设定的阈值进行对比分析，基于对比分析的结果进行不同颜色灯的显示。本发明专利技术一方面通过将血容量脉搏传感器(PPG)夹在管制员耳垂上，既能做到对数据的精确采集，又不影响其正常工作。另一方面通过红黄绿三种灯光提示是否处于疲劳以及疲劳的层级，可以在不影响管制员以语音通话方式指挥飞机运行的同时实现对疲劳状态的提醒。综上所述，本发明专利技术的应用前景非常广阔。本发明专利技术的应用前景非常广阔。本发明专利技术的应用前景非常广阔。

A method, system, computer equipment and medium for monitoring work fatigue of controllers

【技术实现步骤摘要】
一种管制员工作疲劳监测方法、系统、计算机设备及介质


[0001]本专利技术属于数据信息处理
，尤其涉及一种管制员工作疲劳监测方法、管制员工作疲劳监测系统、计算机设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]民航空中交通管制员担负着防止航空器相撞，保障空中交通顺畅的使命，工作中需要注意力高度集中的来处理视觉与听觉信息。当管制员处于身体生病、睡眠时间少、工作时间过长等情况时，就容易引起管制员身心出现疲劳状态，进而使其注意力难以集中，反映能力和决策能力下降，导致空中交通管制工作出现差错，对航空安全造成严重威胁。
[0003]PPG(Photo Plethysmo Graphy,光电容积脉搏波描记法)是基于朗伯－比尔定律(Lamber
‑
Beer)和光散射理论发展而来的一种无创检测方法。当红光或红外光照射皮肤组织后，光强会随着被测物质的变化而发生改变，通过光电探测器检测到的透射或反射光强就包含了组织的相应生理信息。当使用PPG技术测量脉搏时，血管中血液容量发生周期性的变化，即在心脏收缩期，心脏将血液搏向身体各组织，血管中的血液容量增加；在舒张期时，血液部分回流至心脏，血管中的血液容量减少，因而可以使得PPG信号发生周期性的变化。
[0004]PPG信号中包含心率变异性(HRV，连续心搏间瞬时心率的变化)数据，通过数据分析可以得出HRV的时域指标值：RR间期均值RR间期标准差(SDNN)、相邻RR间期差值大于50ms的百分比(PNN50)、相邻RR间期差值的均方根(RMSSD)和频域指标LF(0.04
‑
0.15Hz)和HF(0.15
‑
0.4Hz)的功率绝对值、LF/HF、LFnorm、HFnorm。
[0005]HRV能反映心脏自主神经系统的活动性、均衡性及相关的病理状态等，HRV指标中的RR间期均值SDNN和LF/HF与人体疲劳存在较强的关联性，可以作为监测疲劳的关键性指标。
[0006]PPG测量可以在身体不同位置进行，包括手指、手腕、耳垂等。对于PPG信号的传输，耳垂相对其他位置，灵敏性和准确度要高很多，所以选在在耳垂位置进行测量。
[0007]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0008](1)现有技术对管制员疲劳状态识别能力较差，对管制员疲劳状态实时监测效果差。
[0009](2)现有设备不能在不影响管制员工作的情况下进行疲劳实时监测，更不能做到对疲劳的实时提醒。

技术实现思路

[0010]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供一种管制员工作疲劳监测方法、管制员工作疲劳监测系统、计算机设备及计算机可读存储介质。
[0011]所述技术方案如下：该管制员工作疲劳监测方法为：通过血容量脉搏传感器将采集到的脉搏波信号经数据处理后传输给数据分析平台，所述数据分析平台将采集到的脉搏波信号进行特征点提取和数据计算，得出心率变异性频域特征指标和时域特征指标，心率
变异性特征指标与系统预设的阈值进行对比分析，基于对比分析的结果进行不同颜色灯的显示。
[0012]在一个实施例中，所述血容量脉搏传感器采集以及处理脉搏波信号包括：
[0013]血容量脉搏传感器将采集到的容积脉搏血流信号经过电流和电压转换电路进行电流信号向电压信号转换，转换后的信号经二阶低通滤波器去除采集到的信号中的高频噪声干扰，获得脉搏波低频信号，然后再经过小波变换、运算放大，将运算放大后的信号传输至数据分析平台。
[0014]在一个实施例中，所述阈值的测量公式如下：
[0015][0016][0017]RRi代表第i个波峰与第i
‑
1个波峰之间的时间间隔；代表RR间期均值，SDNN代表RR间期标准差。
[0018]在一个实施例中，所述阈值测量进一步包括：用60个时间片段的数据计算出参考值，计算公式为：
[0019][0020]10分钟过后开始管制员疲劳状态监测。
[0021]在一个实施例中，所述阈值设定按照SDNN值和LF/HF设定，LF代表HRV信号中频域信号的低频功率标化指标，HF指HRV信号中频域信号的高频功率标化指标，LF频率为0.04
‑
0.15HZ，HF频率为0.15
‑
0.4HZ；
[0022]当SDNN值≤0.75并且LF/HF值≤3时，认为被监测人员处于正常状态，绿黄红灯显示模块(6
‑
2)绿灯亮；
[0023]当SDNN值＞0.75并且LF/HF值≤3时，认为被监测人员处于轻度疲劳状态，显示黄灯亮；
[0024]当SDNN值≤0.75并且3＜LF/HF值＜7时，认为被监测人员处于轻度疲劳状态，显示黄灯亮；
[0025]当SDNN值＞0.75并且3＜LF/HF值＜7时，认为被监测人员处于重度疲劳状态，显示红灯亮；
[0026]当LF/HF值≥7，认为被监测人员处于重度疲劳状态，显示红灯亮。
[0027]本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述管制员工作疲劳监测方法的管制员工作疲劳监测系统，所述管制员工作疲劳监测系统包括：
[0028]血容量脉搏传感器，用于采集以及处理脉搏波并传输给数据分析平台；
[0029]数据分析平台，将采集到的脉搏波信号进行特征点提取和数据计算，得出心率变异性频域特征指标和时域特征指标，心率变异性特征指标与系统预设的阈值进行对比分析；
[0030]疲劳提醒模块，基于对比分析的结果进行不同颜色灯的显示。
[0031]在一个实施例中，所述管制员工作疲劳监测系统还包括：
[0032]听筒，用于监听管制指挥平台上的通话信息；
[0033]手持通话开关，用于对血容量脉搏传感器采集的信号、以及管制指挥平台上的通话进行开关控制；
[0034]音频接口，用于与管制指挥平台进行音频对接；
[0035]USB接口，用于将血容量脉搏传感器采集的心率变异性信号传输给数据分析平台。
[0036]在一个实施例中，所述数据分析平台包括：
[0037]飞机运行状态显示模块，用于显示所指挥飞机运行状态；
[0038]绿黄红灯显示模块，用于分别以绿灯、黄灯、红灯的形式对管制员所处工作状态进行展示；
[0039]音频插口，与音频接口对接，进行音频传输；
[0040]USB插口，与USB接口对接，进行心率变异性信号传输。
[0041]本专利技术的另一目的在于提供一种对所述管制员工作疲劳监测方法进行运算的计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
[0042]将采集以及处理心率变异性信号传输，对采集到的处理后的心率变异性信号与设定的阈值进行对比分析，基于对比分析的结果进行不同颜色灯的显示。
[0043]将采集到的脉搏波信号经数据处理，将采集到的脉搏波信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管制员工作疲劳监测方法，其特征在于，所述管制员工作疲劳监测方法为：通过血容量脉搏传感器(2)将采集到的脉搏波信号经数据处理后传输给数据分析平台(6)，所述数据分析平台(6)将采集到的脉搏波信号进行特征点提取和数据计算，得出心率变异性频域特征指标和时域特征指标，心率变异性特征指标与系统预设的阈值进行对比分析，基于对比分析的结果进行不同颜色灯的显示。2.根据权利要求1所述的管制员工作疲劳监测方法，其特征在于，所述血容量脉搏传感器(2)采集以及处理脉搏波信号包括：血容量脉搏传感器(2)将采集到的容积脉搏血流信号经过电流和电压转换电路进行电流信号向电压信号转换，转换后的信号经二阶低通滤波器去除采集到的信号中的高频噪声干扰，获得脉搏波低频信号，然后再经过小波变换、运算放大，将运算放大后的信号传输至数据分析平台(6)。3.根据权利要求1所述的管制员工作疲劳监测方法，其特征在于，所述阈值的测量公式如下：如下：RRi代表第i个波峰与第i
‑
1个波峰之间的时间间隔；代表RR间期均值，SDNN代表RR间期标准差。4.根据权利要求3所述的管制员工作疲劳监测方法，其特征在于，所述阈值测量进一步包括：用60个时间片段的数据计算出参考值，计算公式为：10分钟过后开始管制员疲劳状态监测。5.根据权利要求1所述的管制员工作疲劳监测方法，其特征在于，所述阈值设定按照SDNN值和LF/HF设定，LF代表HRV信号中频域信号的低频功率标化指标，HF指HRV信号中频域信号的高频功率标化指标，LF频率为0.04
‑
0.15HZ，HF频率为0.15
‑
0.4HZ；当SDNN值≤0.75并且LF/HF值≤3时，认为被监测人员处于正常状态，绿黄红灯显示模块(6
‑
2)绿灯亮；当SDNN值＞0.75并且LF/HF值≤3时，认为被监测人员处于轻度疲劳状态，显示黄灯亮；当SDNN值≤0.75并且3＜LF/HF值＜7时，认为被监测人员处于轻度疲劳状态，显示黄灯亮；当SDNN值＞0.75并且3＜LF/HF值＜7时，认为被监测人员处于重度疲劳状态，显示红灯亮；当LF/HF值≥7，认为被监测人员处于重度疲劳状态，显示红灯亮。6.一种实施权利要求1
‑
5任意一项所述管制员工作疲劳监测方法的管制员工作疲劳监测系统，其特征在于，所述管制员工作疲劳监测系统包括：血容量脉搏传感器(2)，用于采集以及处理脉搏波并传输给数据分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国才，郭润夏，曹益，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：